空气比热容比讲稿.doc

空气比热容比讲稿5.1空气比热容比的测定实验目的1用绝热膨胀法测定空气的比热容比。2观测热力学过程中状态变化及基本物理规律。3了解压力传感器和电流型集成温度传感器的使用方法及特性。实验原理理想气体的压强P、体积V和温度T在准静态绝热过程中，遵守绝热过程方程：等于恒量，其中是气体的定压比热容和定容比热容之比，通常称=为该气体的比热容比（亦称绝热指数）。如图5.1.1所示，我们以贮气瓶内空气（近似为理想气体）作为研究的热学系统，试进行如下实验过程。（1）首先打开放气阀A，贮气瓶与大气相通，再关闭A，瓶内充满与周围空气同温（设为）同压（设为）的气体。（2）打开充气阀B，用充气球向瓶内打气，充入一定量的气体，然后关闭充气阀B。此时瓶内空气被压缩，压强增大，温度升高。等待内部气体温度稳定，即达到与周围温度平衡，此时的气体处于状态I（,）。图5.1.1 试验装置简图（3）迅速打开放气阀A，使瓶内气体与大气相通，当瓶内压强降至时，立刻关闭放气阀A，将有体积为V的气体喷泻出贮气瓶。由于放气过程较快，瓶内保留的气体来不及与外界进行热交换，可以认为是一个绝热膨胀的过程。在此过程后瓶中的气体由状态I（,）转变为状态II（,）。为贮气瓶容积，为保留在瓶中这部分气体在状态I（,）时的体积。（4）由于瓶内气体温度低于室温，所以瓶内气体慢慢从外界吸热，直至达到室温为止，此时瓶内气体压强也随之增大为。则稳定后的气体状态为III（,）。从状态II状态III的过程可以看作是一个等容吸热的过程。由状态IIIIII的过程如图5.1.2所示。图5.1.2 气体状态变化及P-V图III是绝热过程，由绝热过程方程得 （5.1.1）状态I和状态III的温度均为T0，由气体状态方程得 （5.1.2）合并式（5.1.1）、式（5.1.2），消去V1、V2得 （5.1.3）由式（5.1.3）可以看出，只要测得、就可求得空气的绝热指数。实验仪器一、FD-NCD型空气比热容比测定仪本实验采用的FD-NCD型空气比热容比测定仪由扩散硅压力传感器、AD590集成温度传感器、电源、容积为1000ml左右玻璃瓶、打气球及导线等组成。如图5.1.3、图5.1.4所示。 图5.1.3 FD-NCD空气比热容比测定仪 图5.1.4 测定仪电源面板示意图绝热膨胀转换公式为： P1=P0+U/2000 (5.1.5)二、气压计该气压计用来观测环境气压。三、水银温度计实验内容1.打开放气阀A，按图5.1.4连接电路，集成温度传感器的正负极请勿接错，电源机箱后面的开关拨向内。用气压计测定大气压强，用水银温度计测环境室温。开启电源，让电子仪器部件预热20分钟，然后旋转调零电位器旋钮，把用于测量空气压强的三位半数字电压表指示值调到“0”，并记录此时四位半数字电压表指示值。2.关闭放气阀A，打开充气阀B，用充气球向瓶内打气，使三位半数字电压表示值升高到100mV150mV。然后关闭充气阀B，观察、的变化，经历一段时间后，、指示值不变时，记下（，），此时瓶内气体近似为状态I（,）。注：对应的温度值为T.3.迅速打开放气阀A，使瓶内气体与大气相通，由于瓶内气压高于大气压，瓶内V体积的气体将突然喷出,发出“嗤”的声音。当瓶内空气压强降至环境大气压强时（放气声刚结束），立刻关闭放气阀A，这时瓶内气体温度降低，状态变为II。4.当瓶内空气的温度上升至温度T时，且压强稳定后，记下（，）此时瓶内气体近似为状态III（,）。5.打开放气阀A,使贮气瓶与大气相通，以便于下一次测量。6.把测得的电压值、（以mV为单位）填入如下数据表格，依公式（5.1.5）计算气压值、依（5.1.3）式计算空气的绝热指数值。测量值/mV计算值状态 I状态IIIP/ 105Pa7.重复步骤24，重复3次测量，比较多次测量中气体的状态变化有何异同，并计算。注意事项1.实验中贮气玻璃瓶及各仪器应放于合适位置，最好不要将贮气玻璃瓶放于靠桌沿处，以免打破。2.转动充气阀和放气阀的活塞时，一定要一手扶住活塞，另一只手转动活塞，避免损坏活塞。3.实验前应检查系统是否漏气，方法是关闭放气阀A，打开充气阀B，用充气球向瓶内打气，使瓶内压强升高1000Pa2000Pa左右(对应电压值为20mV40mV)，关闭充气阀B，观察压强是否稳定，若